Контактна взаємодія, структура та архітектура міжфазної межі в системах фторид кальцію –– металевий розплав

Abstract

Вивчено процеси взаємодії в системах CaF₂––розплави (Cu––20% (ат.) Sn)––35% (ат.) Ti) та Sn––20,7% (ат.) V, проведено дослідження структури контактної межі методами оптичної мікроскопії. Чисті метали, що мають малу спорідненість до фтору, не змочують поверхню фториду кальцію та не взаємодіють з ним. Сплави з хімічно активними металами (Ti, V та інші) активно взаємодіють з фтором, утворюючи нові фази, наприклад TiF₃, VF₃, однак такі сплави не змочують CaF₂ при високих температурах. Це аномальне явище має місце через те, що TiF₃ та VF₃ є газоподібними сполуками, які випаровуються з міжфазної межі. Особливу увагу звернено на вивчення геометрії (рельєфу) поверхні міжфазної межі після контакту металічного розплаву з підкладкою. Дано пояснення механізму утворення так званого “виступу” на підкладці фториду кальцію при високих температурах 1270––1370 К.

Изучены процессы взаимодействия в системах CaF₂––расплавы (Cu––20% (ат.) Sn)––35% (ат.) Ti и Sn––20,7% (ат.) V, проведены исследования структуры контактной границы методами оптической и электронной микроскопии. Чистые металлы, которые имеют низкое сродство к фтору, не смачивают поверхность фторида кальция и не взаимодействуют с ним. Сплавы с химически активными металлами (Ti, V и прочие) активно взаимодействуют с фтором, образуя на поверхности новые фазы, например TiF₃, VF₃, однако не смачивают CaF₂ при высоких температурах. Это аномальное явление имеет место, потому что TiF₃, VF₃ являются газообразными соединениями, которые испаряются с межфазной границы. Особое внимание уделено изучению геометрии (рельефа) поверхности межфазной границы после контакта металлического расплава с подложкой. Даны объяснения механизма образования так называемого “выступа” на подложке CaF₂ при температурах 1270––1370 К.

Processes of interaction in CaF₂––(Cu––20% (at.) Sn)––35% (at.) Ti and Sn––20,7% (at.) V alloys systems have been studied. The structure of contact boundary by methods of optical and electronic microscopy is investigated. Pure metals, which have low affinity to fluorine, the calcium fluoride surface, do not wet and with it do not interact. Alloys with chemically active metals (Ti, V and other) actively interact with fluorine, forming the new phases on a surface, for example, TiF₃, VF₃, however such alloys CaF₂ at high temperatures do not wet. This abnormal phenomenon takes place as TiF₃, VF₃ are gaseous compounds, which evaporate from interphase boundary. The special attention to studying of geometry (relief) of a surface of interphase boundary after wetting substrate by liquid metal is given. Explanations of the mechanism of formation, so-called “ledge” on substrate CaF₂ at temperatures 1270––1370 K are given.